JP5629169B2 - ガス警報器及びその制御方法 - Google Patents

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Description

本発明は、ガス警報器及びその制御方法に関する。
従来、火災時に発生する煙を検出して警報する煙式火災警報器が提案されている。この煙式火災警報器の点検作業において、点検員はフロンガスが入ったスプレー缶を携帯し、火災警報器にフロンガスを噴霧する。これにより、点検員は擬似的な火災状態をつくり出す。そして、点検員は、擬似的な火災状態において正常に警報されるかを判断することで、点検を行っている。
一方で、接触燃焼式ガスセンサを備えたガス警報器が提案されている。この警報器はヒータを備えている。ガス漏れ時においてガスはヒータにて燃焼され、ヒータは燃焼により温度が上昇する。これにより、ガス漏れ時にはヒータの抵抗値が変化することとなり、接触燃焼式ガスセンサからの出力も変化することとなる。ガス警報器は、この出力変化をとらえることによりガス漏れを判断して、警報を行う構成となっている(例えば特許文献1参照)。
特開2003−085674公報
しかし、従来、点検員のミスによりガス警報器に対してフロンガスを噴霧してしまうことがあった。このような場合、フロンガスが接触燃焼式ガスセンサにより燃焼されて炭化し、接触燃焼式ガスセンサの表面に付着してしまう。これにより、接触燃焼式ガスセンサの特性が劣化して、正確に警報できなくなってしまう可能性があった。
なお、この問題は、接触燃焼式ガスセンサに限らず、半導体式ガスセンサについても共通する問題である。
本発明はこのような従来の課題を解決するためになされたものであり、その発明の目的とするところは、ガスセンサの特性劣化を抑制して、警報の正確性低下を抑制することが可能なガス警報器及びその制御方法を提供することにある。
本発明のガス警報器は、接触燃焼式ガスセンサにより検知対象ガスを燃焼させて得られた出力によりガス漏れを判断するガス警報器であって、前記接触燃焼式ガスセンサのヒータに対して電圧を印加する電圧印加手段と、前記接触燃焼式ガスセンサからの出力の絶対値が第1閾値以上、且つ、第1閾値より高い第2閾値未満であるかを判断する第1判断手段と、前記接触燃焼式ガスセンサからの出力の絶対値が第2閾値以上であるかを判断する第2判断手段と、を備え、前記第1判断手段により前記接触燃焼式ガスセンサからの出力の絶対値が第1閾値以上第2閾値未満であると判断された場合に、ガス漏れと判断し、第1遅延時間経過後に、警報を行、前記第2判断手段により前記接触燃焼式ガスセンサからの出力の絶対値が第2閾値以上であると判断された場合に、フロンガスの噴霧状態であると判断し、警報部にその旨の信号を出力するとともに、第1遅延時間よりも短い5秒以内の遅延時間経過後、又は、遅延時間なしに、警報を行うことを特徴とする。
このガス警報器によれば、ガスセンサからの出力の絶対値が第1閾値より高い第2閾値以上であるかを判断し、ガスセンサからの出力の絶対値が第2閾値以上であると判断された場合、第1遅延時間よりも短い第2遅延時間経過後に、警報を行う。このため、ガスセンサにフロンガスが噴霧されて、ガスセンサからの出力が異常値に達する場合、早期に警報が行われることとなる。これにより、点検員は自己の誤りを早期に気付くことができ、点検員に対して早期にフロンガスの噴霧の中止を促すことができる。よって、フロンガスの炭化が抑制されることとなり、ガスセンサの特性劣化を抑制して、警報の正確性低下を抑制することができる。
また、本発明のガス警報器の制御方法は、接触燃焼式ガスセンサにより検知対象ガスを燃焼させて得られた出力によりガス漏れを判断するガス警報器の制御方法であって、前記接触燃焼式ガスセンサのヒータに対して電圧を印加する電圧印加工程と、前記接触燃焼式ガスセンサからの出力の絶対値が第1閾値以上、且つ、第1閾値より高い第2閾値未満であるかを判断する第1判断工程と、前記接触燃焼式ガスセンサからの出力の絶対値が第2閾値以上であるかを判断する第2判断工程と、前記第1判断工程において前記接触燃焼式ガスセンサからの出力の絶対値が第1閾値以上第2閾値未満であると判断された場合に、ガス漏れと判断し、第1遅延時間経過後に、警報を行、前記第2判断工程において前記接触燃焼式ガスセンサからの出力の絶対値が前記第2閾値以上であると判断された場合フロンガスの噴霧状態であると判断し、警報部にその旨の信号を出力するとともに、第1遅延時間よりも短い5秒以内の遅延時間経過後、又は、遅延時間なしに、警報を行うことを特徴とする。
このガス警報器の制御方法によれば、ガスセンサからの出力の絶対値が第1閾値より高い第2閾値以上であるかを判断し、ガスセンサからの出力の絶対値が第2閾値以上であると判断された場合、第1遅延時間よりも短い第2遅延時間経過後に、警報を行う。このため、ガスセンサにフロンガスが噴霧されて、ガスセンサからの出力が異常値に達する場合、早期に警報が行われることとなる。これにより、点検員は自己の誤りを早期に気付くことができ、点検員に対して早期にフロンガスの噴霧の中止を促すことができる。よって、フロンガスの炭化が抑制されることとなり、ガスセンサの特性劣化を抑制して、警報の正確性低下を抑制することができる。
本発明によれば、ガスセンサの特性劣化を抑制して、警報の正確性低下を抑制することが可能なガス警報器及びその制御方法を提供することができる。
本発明の実施形態に係るガス警報器を示す構成図である。 図1に示した接触燃焼式ガスセンサの詳細を示す外観図であり、(a)は上面図を示し、(b)は断面図を示している。なお、図2(b)は図2(a)のA−A断面を示している。 フロンガス噴霧時における接触燃焼式ガスセンサの出力電圧を示すグラフである。 フロンガスを5秒間噴霧した場合における接触燃焼式ガスセンサの出力電圧の変動量を示すグラフである。 フロンガスを5秒間噴霧した場合における接触燃焼式ガスセンサの出力電圧の変動量を示すグラフであって、図4に示す例よりもさらに長期に亘って計測している。 本実施形態に係るガス警報器の制御方法を示すフローチャートである。
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。図1は、本発明の実施形態に係るガス警報器を示す構成図である。図1に示すように、ガス警報器1は、制御部10と、接触燃焼式ガスセンサ21を有するガスセンサ部20と、警報部(警報手段)30とを備え、接触燃焼式ガスセンサ21により検知対象ガスを燃焼させて得られた出力によりガス漏れを判断するものである。なお、以下の説明では接触燃焼式ガスセンサ21をガスセンサの一例として説明するが、ガスセンサは接触燃焼式ガスセンサ21に限らず半導体式ガスセンサであってもよい。
制御部10は、ガスセンサ部20の駆動制御、及び、ガス漏れ判断等を行うものであって、例えばMPU(Microprocessor Unit)により構成されている。この制御部10は、センサ駆動制御部11、センサ出力取得部12、及び、判断部(判断手段)13を有している。
センサ駆動制御部11は、駆動信号を出力して接触燃焼式ガスセンサ21を駆動制御するものである。センサ出力取得部12は、センサ駆動制御部11により駆動制御された接触燃焼式ガスセンサ21の出力電圧の情報を取得するものである。判断部13は、センサ出力取得部12により取得された出力電圧の情報に基づいて、ガス漏れを判断するものである。ここで、判断部13は、例えば出力電圧の絶対値が第1閾値(例えば15mV)以上であるか否かを判断し、出力電圧が第1閾値以上であると判断した場合にガス漏れであると判断する。
ガスセンサ部20は、接触燃焼式ガスセンサ21に加えて、抵抗R3、ブリッジ駆動回路22、計装アンプ23、及びA/D変換器24を有している。
接触燃焼式ガスセンサ21は、図1に示すように、2つの抵抗(ヒータ)Rr,Rsを有し、これら抵抗Rr,Rsが抵抗R1,R2と共にブリッジ回路を構成している。抵抗R1は、一端がブリッジ駆動回路22側に接続され、他端が接続点Bにつながっている。抵抗R2は、一端がブリッジ駆動回路22側に接続され、他端が接続点Aにつながっている。センサ抵抗Rsは、抵抗R2と直列接続され、一端が接続点Aにつながっており、他端がグランド接続されている。リファレンス抵抗Rrは、抵抗R1と直列接続され、一端が接続点Bにつながっており、他端がグランド接続されている。
ブリッジ駆動回路22は、センサ駆動制御部11からの駆動信号に基づいて、ブリッジ回路に印加する電圧を制御するものである。このため、ブリッジ駆動回路22は、センサ駆動制御部11と共に、接触燃焼式ガスセンサ21に印加する電圧を制御する電圧印加手段を構成している。なお、このブリッジ駆動回路22は、例えば電界効果トランジスタなどによって構成される。
図2は、図1に示した接触燃焼式ガスセンサ21の詳細を示す分解斜視図である。なお、接触燃焼式ガスセンサ21は、図2に示すセンサ主要部21’と基盤(不図示)に設けられた抵抗R1,R2により構成されている。
図2に示すように、センサ抵抗Rsは、白金からなる抵抗体であってコイル状に巻き回されており、円板21aを貫通した第1ピン21bと第2ピン21cとに架け渡されている。また、センサ抵抗Rsの周囲には触媒層21sが設けられている。触媒層21sは、例えばパラジウムを担持したアルミナからなるPd/Alによって構成されている。
リファレンス抵抗Rrは、センサ抵抗Rsと同様に白金からなる抵抗体であってコイル状に巻き回されており、円板21aを貫通した第3ピン21dと第4ピン21eとに架け渡されている。また、リファレンス抵抗Rrの周囲にはアルミナ層21rが設けられている。
また、第1及び第2ピン21b,21cと第3及び第4ピン21d,21eとの間には、遮蔽板21hが設けられている。この遮蔽板21hは、センサ抵抗Rsとリファレンス抵抗Rrとを隔てている。
さらに、上記各部は、ケース21fにより覆われるようになっている。このケース21fは、有底筒状に形成されており、筒の底面に相当する部位に網部21gが設けられている。このため、網部21gを通じてケース21f内に気体を導入すると共に、網部21gにより埃の侵入を防ぐようになっている。
なお、各ピン21b〜21eは、円板21aを貫通しており、円板21aの裏面から基盤に設置されて、電気的接続関係が確保されることとなる。
再度、図1を参照する。計装アンプ23は、非反転入力端子と反転入力端子に入力する電圧の差を増幅するものである。この計装アンプ23は、非反転入力端子が接続点Aにつながっており、反転入力端子が接続点Bにつながっている。このため、計装アンプ23は、接続点Aと接続点Bとの電圧差を増幅することとなる。また、計装アンプ23には、可変抵抗R3が接続されている。可変抵抗R3はオフセット調整するためのものである。A/D変換器24は、計装アンプ23から出力されたアナログの電圧を入力し、A/D変換したうえで、センサ出力取得部12に出力するものである。
警報部30は、例えば音声出力用のスピーカや点灯ランプなどにより構成され、判断部13により接触燃焼式ガスセンサ21からの出力の絶対値が第1閾値以上であると判断された場合、第1遅延時間(例えば25秒)経過後に、警報を行うものである。
さらに、本実施形態において判断部13は、接触燃焼式ガスセンサ21からの出力の絶対値が第1閾値よりも高い第2閾値(例えば60mV)以上であるかを判断する機能を有している。ここで、接触燃焼式ガスセンサ21にフロンガスが噴霧された場合、例えば±60mV以上の出力電圧が得られる傾向にある。
図3は、フロンガス噴霧時における接触燃焼式ガスセンサ21の出力電圧を示すグラフである。なお、図3では、時刻0秒から時刻20秒においてフロンガスを噴霧した場合の出力電圧を示している。まず、時刻0秒においてフロンガスが噴霧された場合、第1ガスセンサでは時刻約10秒から出力電圧が立ち上り、出力電圧は時刻約14秒において300mVに達する。次いで、出力電圧は時刻約20秒まで300mV以上を維持し、その後出力電圧は徐々に低下して時刻約31秒に零で至る。
また、第2ガスセンサにおいても時刻0秒においてフロンガスが噴霧された場合、時刻約10秒から出力電圧が立ち上り、出力電圧は時刻約18秒において300mVに達する。次いで、出力電圧は時刻約25秒まで300mV以上を維持し、その後出力電圧は徐々に低下して時刻約33秒で零に至る。
さらに、第3ガスセンサにおいても時刻0秒においてフロンガスが噴霧された場合、時刻約10秒から出力電圧が立ち上り、出力電圧は時刻約12秒において200mVに達する。次いで、出力電圧は徐々に上昇して時刻26秒に300mVに達する。その後出力電圧は徐々に低下して時刻約34秒で零に至る。
また、第4ガスセンサでは時刻0秒においてフロンガスが噴霧された場合、時刻約10秒から出力電圧が立ち下がり、出力電圧は時刻約16秒において−220mVに達する。次いで、出力電圧は時刻約27秒まで−220mV以下を維持し、その後出力電圧は徐々に上昇して時刻約44秒で零に至る。
このように、フロンガスが噴霧された場合、接触燃焼式ガスセンサ21からの出力電圧の絶対値は、第1閾値よりも高い第2閾値(例えば60mV)以上となる。このため、判断部13は、出力の絶対値が第2閾値以上であるかを判断して、フロンガスの噴霧状態であるかを判断することとなる。
さらに、判断部13はフロンガスの噴霧状態であると判断した場合、警報部30にその旨の信号を出力する。これにより、警報部30は、第1遅延時間よりも短い第2遅延時間経過後に、警報を行うこととなる。このため、本実施形態に係るガス警報器1は、点検員に対して早期にフロンガスの噴霧の中止を促すことができる。
より具体的に説明すると、第2遅延時間は零秒であることが望ましい。すなわち、警報部30は、判断部13によりフロンガスの噴霧状態であると判断された場合、遅延時間なしに警報を行うことが望ましい。これにより、点検員に対して即時にフロンガスの噴霧の中止を促すことができるからである。
また、第2遅延時間は5秒以内の時間であってもよい。この点について詳細に説明する。
図4は、フロンガスを5秒間噴霧した場合における接触燃焼式ガスセンサ21の出力電圧の変動量を示すグラフである。図4に示すように、フロンガス噴霧前においては、第1〜第4ガスセンサのいずれについても変動量(mV)は零である。この状態において第1〜第4ガスセンサそれぞれにフロンガスを5秒間だけ噴霧し、その後1時間だけ第1〜第4ガスセンサを放置したとする。この場合、第1ガスセンサの変動量は約7mVであり、第2ガスセンサの変動量は約4mVであり、第3ガスセンサの変動量は約0.5mVであり、第4ガスセンサの変動量は−2mVである。
図5は、フロンガスを5秒間噴霧した場合における接触燃焼式ガスセンサ21の出力電圧の変動量を示すグラフであって、図4に示す例よりもさらに長期に亘って計測している。図5に示すように、第1〜第4ガスセンサそれぞれにフロンガスを5秒間だけ噴霧した場合、24時間経過しても図4に示す1時間経過したときの変動量と略同じである。このため、さらに時間が経過したとしても、第1〜第4ガスセンサは1時間経過時点における変動量を維持し続けることが推測される。特に、図5に示す変動量はガス漏れ判断に利用される第1閾値以上となっていない。このため、5秒間程度の噴霧であればガス漏れを検出するための第1閾値に対する影響は少ないといえる。
以上より、第2遅延時間は5秒以内の時間であっても良いといえる。加えて、第2遅延時間が5秒以内であると、殺虫剤などの一過性の雑ガスを検出して警報されてしまう事態についても防止することができる。
次に、本実施形態に係るガス警報器1の基本動作を説明する。まず、センサ駆動制御部11はブリッジ駆動回路22に駆動信号を出力する。これにより、接触燃焼式ガスセンサ21は検知対象ガスの燃焼温度以上となり、検知対象ガスが存在する雰囲気においては検知対象ガスが燃焼することとなる。ここで、センサ抵抗Rsは検知対象ガスを燃焼させるのに対して、リファレンス抵抗Rrは検知対象ガスを燃焼させない。このため、センサ抵抗Rsは検知対象ガスの燃焼により温度上昇するが、リファレンス抵抗については検知対象ガスの燃焼による温度上昇がない。そして、温度に差が生じることから、両抵抗Rs,Rrの抵抗値にも差が生じてブリッジ回路のバランスが崩れる。これにより、計装アンプ23からの出力は、検知対象ガスの分子量(すなわち濃度)に応じた値を示すこととなる。
次に、本実施形態に係るガス警報器1の動作を説明する。図6は、本実施形態に係るガス警報器1の制御方法を示すフローチャートである。なお、図6に示す処理はガス警報器1の電源がオフとなるまで、繰り返し実行される。
まず、センサ駆動制御部11は、駆動信号を出力しており、ブリッジ回路22は接触燃焼式ガスセンサ21に対して電圧を印加しているものとする。この状態において、センサ取得部12は出力電圧を取得する(S1)。次いで、判断部13は、出力電圧の絶対値が第1閾値以上であるか否かを判断する(S2)。出力電圧の絶対値が第1閾値以上でないと判断した場合(S2:NO)、処理はステップS1に移行する。
一方、出力電圧の絶対値が第1閾値以上であると判断した場合(S2:YES)、判断部13は、出力電圧の絶対値が第2閾値以上であるか否かを判断する(S3)。出力電圧の絶対値が第2閾値以上でないと判断した場合(S3:NO)、判断部13は、フロンガスの噴霧であるか可能性は小さく、ガス漏れであると判断する。
このため、判断部13はその旨の信号を警報部30に出力し、警報部30は第1遅延時間経過したか否かを判断する(S4)。第1遅延時間経過していないと判断した場合(S4:NO)、経過したと判断されるまで、この処理が繰り返される。一方、第1遅延時間経過したと判断した場合(S4:YES)、処理はステップS6に移行する。
ところで、出力電圧の絶対値が第2閾値以上であると判断した場合(S3:YES)、判断部13は、フロンガスの噴霧であるか可能性が高いと判断する。このため、判断部13はその旨の信号を警報部30に出力し、警報部30は第2遅延時間経過したか否かを判断する(S5)。なお、第2遅延時間は零秒であってもよいし、最大で5秒までの時間であってもよい。
第2遅延時間経過していないと判断した場合(S5:NO)、経過したと判断されるまで、この処理が繰り返される。一方、第2遅延時間経過したと判断した場合(S5:YES)、処理はステップS6に移行する。
ステップS6において警報部30は、警報を行う(S6)。そして、図6に示す処理は終了する。以上により、ガス漏れやフロンガスの噴霧を報知することができる。特に、第2遅延時間は第1遅延時間よりも短く零秒又は最大で5秒であるため、点検員は即時又は早期にフロンガスの誤った噴霧を知ることができる。
このようにして、本実施形態に係るガス警報器1及びその制御方法によれば、接触燃焼式ガスセンサ21からの出力の絶対値が第1閾値より高い第2閾値以上であるかを判断し、接触燃焼式ガスセンサ21からの出力の絶対値が第2閾値以上であると判断された場合、第1遅延時間よりも短い第2遅延時間経過後に、警報を行う。このため、接触燃焼式ガスセンサ21にフロンガスが噴霧されて、接触燃焼式ガスセンサ21からの出力が異常値に達する場合、早期に警報が実施されることとなる。これにより、点検員は自己の誤りを早期に気付くことができ、点検員に対して早期にフロンガスの噴霧の中止を促すことができる。よって、フロンガスの炭化が抑制されることとなり、接触燃焼式ガスセンサ21の特性劣化を抑制して、警報の正確性低下を抑制することができる。
また、接触燃焼式ガスセンサ21からの出力の絶対値が第2閾値以上であると判断された場合、遅延時間なしに警報を行うため、点検員に対して即時にフロンガスの噴霧の中止を促すことができ、一層接触燃焼式ガスセンサ21の特性劣化を抑制して、警報の正確性低下を抑制することができる。
また、接触燃焼式ガスセンサ21からの出力の絶対値が第2閾値以上であると判断された場合、5秒以内の遅延時間経過後に、警報を行うため、点検員に対して早期にフロンガスの噴霧の中止を促すことができると共に、殺虫剤などの一過性の雑ガスを検出して警報されてしまう事態についても防止することができる。
以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更を加えてもよい。例えば、上記実施形態において接触燃焼式ガスセンサ21は、リファレンス抵抗Rrとセンサ抵抗Rsと固定抵抗R1,R2とによってブリッジ回路を形成しているが、これら配置は適宜変更可能である。
また、上記実施形態において接触燃焼式ガスセンサ21はブリッジ回路を構成しているが、これに限らず、単一のヒータを備えた接触燃焼式ガスセンサであってもよい。また、ヒータにより検知対象ガスを燃焼させるガスセンサであれば、接触燃焼式ガスセンサに限らず、半導体式ガスセンサ等であってもよい。
さらに、上記実施形態において接触燃焼式ガスセンサ21は、低温駆動と高温駆動とを繰り返し制御されるものであってもよい。また、警報については、ガス漏れとフロンガスの誤噴霧との音声等を異なったものとしてもよい。
加えて、上記実施形態に係るガス警報器1は、火災警報器と一体化されたガス火災警報器であってもよい。特に、ガス火災警報器の場合、ガス検知部と火災検知部とが近接するため、一層点検員の誤りが多くなるため、効果的である。
1…ガス検出装置
10…制御部
11…センサ駆動制御部(電圧印加手段)
12…センサ出力取得部
13…判断部(判断手段)
20…ガスセンサ部
21…接触燃焼式ガスセンサ
21a…円板
21b〜21e…ピン
21f…ケース
21g…網部
21h…遮蔽板
21s…触媒層
21r…アルミナ層
22…ブリッジ駆動回路(電圧印加手段)
23…計装アンプ
24…A/D変換器
30…警報部(警報手段)
Rs…センサ抵抗
Rr…リファレンス抵抗
R1〜R3…抵抗

Claims (2)

  1. 接触燃焼式ガスセンサにより検知対象ガスを燃焼させて得られた出力によりガス漏れを判断するガス警報器であって、
    前記接触燃焼式ガスセンサのヒータに対して電圧を印加する電圧印加手段と、
    前記接触燃焼式ガスセンサからの出力の絶対値が第1閾値以上、且つ、第1閾値より高い第2閾値未満であるかを判断する第1判断手段と、
    前記接触燃焼式ガスセンサからの出力の絶対値が第2閾値以上であるかを判断する第2判断手段と、を備え、
    前記第1判断手段により前記接触燃焼式ガスセンサからの出力の絶対値が第1閾値以上第2閾値未満であると判断された場合に、ガス漏れと判断し、第1遅延時間経過後に、警報を行
    前記第2判断手段により前記接触燃焼式ガスセンサからの出力の絶対値が第2閾値以上であると判断された場合に、フロンガスの噴霧状態であると判断し、警報部にその旨の信号を出力するとともに、第1遅延時間よりも短い5秒以内の遅延時間経過後、又は、遅延時間なしに、警報を行う
    ことを特徴とするガス警報器。
  2. 接触燃焼式ガスセンサにより検知対象ガスを燃焼させて得られた出力によりガス漏れを判断するガス警報器の制御方法であって、
    前記接触燃焼式ガスセンサのヒータに対して電圧を印加する電圧印加工程と、
    前記接触燃焼式ガスセンサからの出力の絶対値が第1閾値以上、且つ、第1閾値より高い第2閾値未満であるかを判断する第1判断工程と、
    前記接触燃焼式ガスセンサからの出力の絶対値が第2閾値以上であるかを判断する第2判断工程と、
    前記第1判断工程において前記接触燃焼式ガスセンサからの出力の絶対値が第1閾値以上第2閾値未満であると判断された場合に、ガス漏れと判断し、第1遅延時間経過後に、警報を行
    前記第2判断工程において前記接触燃焼式ガスセンサからの出力の絶対値が前記第2閾値以上であると判断された場合フロンガスの噴霧状態であると判断し、警報部にその旨の信号を出力するとともに、第1遅延時間よりも短い5秒以内の遅延時間経過後、又は、遅延時間なしに、警報を行う
    ことを特徴とするガス警報器の制御方法。
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